JP6029072B2 - 光パラメトリック発振器とそれを用いたランダム信号発生装置及びイジングモデル計算装置 - Google Patents
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Description
(実施形態1)
本実施形態では、同期した2波長(fp1、fp2)のポンプパルス光を3次の非線形光学媒質および光フィルタを備える光共振器に入射することによって、縮退した光パラメトリック発振を実現している。光フィルタの透過光周波数は、fs=(fp1+fp2)/2に設定される。図2は、本実施形態で用いられる光共振器の構成例を示す図である。本実施形態では、光周波数fp1、fp2の光パルスを同じ繰り返し周波数1/Tp(繰り返し周期Tp)で、かつ同じタイミングで出力する2つのポンプパルスレーザ1、2から出力される光パルス列を、光合波手段3により合波し、光入力手段41を介して光共振器4に入力する。光共振器4は、光入力手段41、3次の非線形光学媒質42、光フィルタ43、偏波コントローラ44、光出力手段45を備えるリング共振器として構成されている。光共振器長は、光共振器4中の光パルス一周時間がN1Tp(N1:自然数)となるような長さである。
本実施形態では、実施形態1の構成の装置において、ポンプ光、シグナル光、アイドラ光の位相ミスマッチΔk’がΔk’>0となるように、非線形光学媒質のゼロ分散波長、分散スロープ、ポンプ光の波長、発振光の波長をそれぞれ設定する。これらの値を設定することにより、位相雑音源となる非縮退の四光波混合過程によって光パラメトリック発振が起こらないようにしている。実施形態1では、非線形媒質中で2波長ポンプの四光波混合過程のみしか起こらないと仮定したが、現実には、一方の波長のポンプ光のみによるシグナル・アイドラ非縮退の四光波混合過程によっても光パラメトリック発振が起こる可能性がある。シグナル・アイドラ非縮退の光パラメトリック発振によって得られるシグナル光・アイドラ光の位相は完全にランダムであるため、これらの光が光フィルタの透過中心波長fsに入り込む場合には、縮退した光パラメトリック発振器において位相雑音源となるが、実施形態2ではこれを防止している。
本実施形態では、実施形態1、2のパルス多重の縮退した光パラメトリック共振器と同様の構成の共振器において、ポンプ光パルスのコヒーレンス時間を発振光の光共振器一周時間に比べて十分長く設定する。
本実施形態では、実施形態1から実施形態3のいずれかのパルス多重の縮退した光パラメトリック共振器を用いてランダム信号発生器を構成する。図4は、本実施形態のランダム信号発生器の構成例を示す図である。本実施形態のランダム信号発生器は、実施形態1の構成に加えて、光スイッチ5と、1ビット遅延干渉計19と、光検出器20と、信号変換装置21とをさらに備えている。具体的には図4に示すように、光合波手段3と光入力手段41の間にポンプ光のON/OFFのための光スイッチ5を挿入し、光出力手段45の後に、縮退した光パラメトリック共振器パルス間の位相差を測るための手段として、パルス間隔Tpに等しい時間遅延をもつ1ビット遅延干渉計19と、その出力に接続された光検出器20を備えている。また、光検出器20からの出力信号を閾値処理して0または1のデジタル信号に変換するための信号変換装置21をさらに備えている。
本実施形態では、実施形態1から実施形態3のいずれかのパルス多重の縮退した光パラメトリック共振器を用いてイジングモデル計算装置を構成している。図5は、本実施形態のイジングモデル計算装置の構成例を示す図である。
3 光合波手段
4 光共振器
41 光入力手段
42 3次の非線形光学媒質
43 光フィルタ
44 偏波コントローラ
45 光出力手段
5 光スイッチ
Claims (8)
- 異なる光周波数fp1、fp2を有する時間同期した2つの光パルスを繰り返し周期Tpで出力する2つのポンプ光源と、
前記2つの光パルスを合波して出力する光合波手段と、
前記光合波手段から同一時刻に入射された前記2つの光パルスにより光パラメトリック増幅する3次の非線形光学媒質と、透過光周波数fsの光フィルタとを有する光共振器とを備え、
前記光フィルタの光周波数fsは、fp1+fp2=2fsの関係が成り立つように設定されており、
前記光共振器の共振器長は、発生した光パルスが光共振器を1周する時間が前記ポンプ光パルスの繰り返し周期TpのN1倍(N1は任意の自然数)となり、かつ発生した光パルス間の相対位相が0またはπであることを特徴とする光パラメトリック発振器。 - 前記3次の非線形光学媒質は光ファイバであり、前記光共振器はリング共振器であることを特徴とする請求項1に記載の光パラメトリック発振器。
- 前記3次の非線形光学媒質において発生した光パルスの異なる光周波数fp1、fp2のポンプ光それぞれに対しての位相ミスマッチΔk’がΔk’>0を満たすように、非線形光学媒質のゼロ分散波長および分散スロープと、前記光フィルタの光周波数fsとを設定することを特徴とする請求項1または2記載の光パラメトリック発振器。
- ポンプ光パルスのコヒーレンス時間が発振光の光共振器一周時間に比べて十分長いことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光パラメトリック共振器。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光パラメトリック共振器と、
該光パラメトリック共振器から出力された隣接する光パルス間の位相差が0であるかπであるかを測定する位相差測定手段とを備え、
前記測定手段で測定した位相差をビット0及び1に割り振ることでランダム信号を発生することを特徴とするランダム信号発生装置。 - 前記位相差測定手段は、光パルス間の時間差に等しい遅延時間を有する遅延干渉計と、光検出器とを有することを特徴とする請求項5に記載のランダム信号発生装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光パラメトリック発振器と、
前記光パラメトリック発振器から出力された隣接する光パルス間の位相差が0であるかπであるかを測定する位相差測定手段とを備えたイジングモデル計算装置であって、
前記光共振器は、N1(N1≧2)個の発振光パルスのうちの任意の2個を適切な強度と位相で結合するための光結合手段をN2個有し(N2は任意の自然数)、前記光結合手段で任意の2パルス間の結合の強度と位相を制御することによりイジングモデルを模擬することを特徴とするイジングモデル計算装置。 - 請求項7のイジングモデル計算装置において、前記光結合手段は、光分岐のための光カプラと、光遅延線と、光強度変調器と、光位相変調器と、光合波のための光カプラとを有することを特徴とするイジングモデル計算装置。
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